钢模台车在现浇大直径混凝土管涵中的应用

李 新，刘金林，覃政和

（1.北方国际合作股份有限公司，北京100040；2.广东省水利水电第三工程局有限公司，广东 东莞523710）

1 工程概况

老挝XESET3水电站工程由首部枢纽、引水道、调压井、压力钢管、发电厂房组成，引水道有明渠段和压力涵管段。压力涵管段设计采用钢筋混凝土现浇涵管，进口端接引水明渠，末端接调压井。涵管段全长1350 m，承压最大水头8.0 m，涵管内径2.8 m，壁厚25 cm，平底宽286 cm，标准节长度12.0 m，共108节。老挝地处东南亚，雨季降雨量大、持续时间长，基本不具备涵管施工条件。按施工进度计划分析，涵管段施工属于施工关键线路，制约项目工程总发电目标。

涵管段施工计划工期为两个旱季，即2014年11月～2015年4月，和2015年11月～2016年4月，工期约365 d，扣除节日、天气及其他因素影响，平均每3 d需完成一节标准节。

涵管断面尺寸相见图1。

图1 涵管标准断面图

业主和设计方对压力涵管质量要求高，出现严重蜂窝、露筋等质量问题时，涵管将做报废拆除处理。若采用传统或其他施工工艺，势必增加人工和材料投入，成本控制有一定压力。

为达到工程项目安全、质量、工期和成本控制目的，选用了内外模整体式钢模台车，并通过对钢模台车的改进和施工工艺的改进，解决了施工质量控制难点问题，总结出了一套应用于现浇非预应力大直径压力混凝土输水涵管的钢模台车结构设计注意事项和质量控制施工工艺的技术成果。

2 方案比选

2.1 备选方案可行性分析

2.1.1 内、外模全散板拼装方案

优点：可同时展开多个工作面，一次性投入不大；

缺点：1）虽然可以同时开展多个工作面确保进度，但同时需大量增加施工人员和模板加固周转材料；2）架立钢筋、对拉钢筋等辅材以及后续拉筋头止水处理等工程量大；3）由于整体性不好，质量控制难度大，也存在一定安全风险。

2.1.2 内、外模整体式钢模台车方案

优点：1）施工效率高，投入1台即可满足进度要求；2）可省下架立钢筋、拉杆等消耗性辅材；3）无需用于模板体系加固的周转性材料（及损耗）；4）由于整体性好，外观质量和安全有保障。

缺点：一次性投入较大。

2.1.3 针梁、内模和外模框架配散板方案

优缺点与方案2基本相同；不同之处：外模散板采用标准模板，随混凝土浇筑分层安装。优点：因散板外模分层加高，便于施工振捣。缺点：需增加模板安装工，以及相应人工费。且当方案2中外模作业窗口设置合理时，同样可满足施工振捣要求。

2.2 方案确定

综合考虑质量、安全、进度、成本等各方面因素，选用方案2，即内、外模整体式钢模台车方案。

内、外模整体式钢模台车见图2：

图2 内、外模整体式钢模台车

3 方案实施

3.1 试验段施工

3.1.1 计划方案

结合生产进行试验段施工，即在设计线路上进行标准节的施工，拆模后进行质量检查，可分以下3种情况：

（1）若质量合格：直接进行后续标准节施工。

（2）有质量缺陷但不影响使用功能：按规范进行缺陷修补，分析缺陷产生原因，改进施工设备和工艺。

（3）不合格：采用液压破碎拆除，分析原因，改进设备和工艺，再次进行试验段施工。

3.1.2 方案实施

（1）钢模台车组装

在厂家人员指导下，完成刚模台车组装和调试。

（2）施工准备

1）人员准备，投入必要的施工人员和现场管理人员，特别是混凝土捣工，要做到定机定岗，管理人员负责现场旁站，进行质量控制。

2）方案交底：管理人员和施工人员全员参与由项目部组织的专项技术交底，明确施工工艺、质量控制要求。

3）材料准备：采用泵送二级配混凝土，碎石骨料最大粒径20～40 mm，要求和易性良好，坍落度13～15 cm。

（3）实施

按计划方案实施，主要控制混凝土拌和物质量、分层厚度、入仓速度、振捣等。

1）内外模均涂刷脫模剂；

2）作业人员进行充分技术交底，在工人中选择有经验、有责任心的人员负责混凝土入仓、震捣；

3）震捣设备采用插入式震捣棒；

4）采用泵送二级配混凝土，坍落度13～15 cm；

5）分层浇筑，分层厚度40 cm，入仓速度不大于6 m3/h。

3.2 一次检查

3.2.1 检查

涵管设计采用C25混凝土，按实际试验结果，混凝土浇筑24 h后，可满足拆模强度要求。

试验段拆模后，现场检查情况如下：

（1）蜂窝麻面较多，面积占内表面积达5%左右；

（2）出现局部露筋，面积达0.5 m2；

（3）缺陷出现部位均位于外模相邻下料窗口之间的涵管内壁反弧段部位；

（4）无贯穿性洞、隙等影响使用功能的质量缺陷。

3.2.2 分析

根据现场实际检查情况，引起质量缺陷的主要原因是“骨料离析”和“漏震”， 分析施工工艺、施工设备和相关资料，确认末端原因如下：

（1）外模下料窗口设置不足：下料窗口不足，间隔过大，导致混凝土入仓后平仓距离远，导致骨料集中，同时无法确保软轴震捣器震捣到位，作业人员“盲震”，漏震情况无法避免；

（2）混凝土坍落度不够：流动性不足，反弧段混凝土充盈不足；

（3）混凝土入仓跌落高度大：造成一定程度骨料离析。

3.2.3 处理

根据设计单位意见和施工规范，对缺陷部位进行缺陷处理。

3.3 技术改进

3.3.1 改进措施

（1）设备改进

增加下料窗口，在现有两排下料窗口基础上，增加两排下料窗口，为确保外模板刚度，和现有下料窗口呈梅花形布置，并设置加劲肋。

（2）工艺改进

1）采用简易溜槽，混凝土入仓时，设置小型溜槽，避免离析。

2）严格控制入仓速度，入仓速度在不产生冷缝前提下，宜慢不宜快，具体控制要求为：底部1/3部位（按断面的垂直高度方向），混凝土入仓时间不小于3 h；中部1/3部位，混凝土入仓时间不小于2 h；顶部1/3部位，混凝土入仓时间不小于1 h；

混凝土配合比改进：

1）涵管底部仰拱部位，采用一级配混凝土，坍落度 16～18 cm；

2）涵管中部侧墙部位，采用二级配混凝土，坍落度 16～18 cm；

3）涵管顶部拱顶部位，采用二级配混凝土，坍落度 14～16 cm；

4）均添加适量减水剂。

3.3.2 原理说明

（1）增加下料窗口，缩短了相邻下料窗口间距，便于振捣器振捣和观察。同时，由于下料窗口也用于入仓，减小了跌落高度，有利于避免粗骨料集中。

（2）溜槽采用，进一步避免了离析。

（3）改进混凝土配合比：底部采用一级配混凝土，提高了混凝土流动性，有利于反弧段充盈；中部采用二级配混凝土，相对底部混凝土减少了水泥用量，坍落度不变；顶部采用二级配混凝土，相对中部混凝土坍落度减小，进一步减小水泥用量，避免由于混凝土凝固过程中的膨胀、收缩所导致的温度裂缝。

3.4 改进方案实施和二次检查

按改进方案，进行了第二节涵管施工，经甲方、设计、监理和施工方现场联合检查，混凝土浇注工序质量和外观质量满足合格质量标准。

3.5 方案实施及实施效果

3.5.1 施工顺序

通过试验段施工，总结涵管施工顺序：台车针梁定位→内模就位→钢筋安装→外模就位→端头模及止水安装→混凝土浇筑→内、外模拆除→养护。

3.5.2 施工

为了便于道槽排水，涵管施工自低处即调压井处开始逐节施工。原计划2014年11月～2015年4月和2015年11月～2016年4月2个旱季完成涵管施工，由于采用钢模台车，克服了雨季不能施工的困难，并由最初7 d一节，逐步提快到3 d一节的进度，自2014年12月开始，至2016年1月底完成所有涵管施工，为整个项目提前发电创造了条件。

3.5.3 实施效果

（1）项目采用的内外模整体式钢模台车的结构设计，保障了现浇涵管外观尺寸的刚度要求，外观尺寸合格率100%；质量有保障，因下料窗口改进更合理，有利于控制施工质量，分部工程合格率100.0%，优良率87.6%。

（2）施工周期短，工效高，每节涵管（12 m）施工标准周期为3 d。

（3）成本控制：节约了周转材料、辅助材料，降低了支模人工成本，收益远大于刚模台车购置费用。

（4）安全管理：无安全事故发生。

（5）社会效益：由于确保了质量、安全和进度，在老挝政府和业主老挝国家电力公司中取得了良好的口碑。

现浇完成的涵管效果见图4。

图4 拆模后养护和外观质量

4 结束语

通过钢模台车施工方案的比选、试验、实施、检查、改进和总结，实施成果包括以下几个方面：

（1）在现浇非预应力大直径压力混凝土输水涵管的施工中，应用内外模整体式钢模台车，可加快施工进度，降低施工成本，质量、安全有保障。

（2）改进了钢模台车结构，增设下料窗口，兼具框梁散板式外模的质量可控性优点和整体式外模的高效优势，并总结了今后台车结构设计的思路。即：除整体刚度和性能符合要求之外，还必须满足施工过程中混凝土浇筑工序质量控制的要求。

（3）总结出1套先进、高效率、高质量、安全的大直径压力混凝土输水涵管现浇施工技术，包括混凝土配合比、施工工艺等方面。

（4）降低了成本、缩短了工期、提高了工程质量，取得了显著的社会效益和经济效益。

（5）今后类似工程项目，在包括台车结构设计和施工方法等方面，可直接应用本次施工经验和成果。